UNIX环境编程——文件IO-优快云博客

文件描述符

所有打开的文件都通过文件描述符引用，它是一个非负整数。

0表示标准输入STDIN_FILENO，1表示标准输出STDOUT_FILENO，2表示标准错误输出STDERR_FILENO。

文件描述符的变化范围是0-OPEN_MAX。

open函数

  #include <fcntl.h>

  int open(const char *pathname, int aflag, ... /* mode_t mode */);

pathname:打开或创建的文件名

aflag：函数选项

必选项：

O_RDONLY 只读打开

O_WRONLY 只写打开

O_RDWR 读写打开

可选项：

O_APPEND 写时追加到尾端

O_CREAT 文件不存在则创建并用到第三参数

O_EXCL 测试文件是否存在，若不存在则创建

O_TRUNC 文件存在并只写或读写打开，文件截短为0

O_NOCTTY pathname若是终端设备，则不讲该设备分配作为此进程的控制终端

O_NONBLOCK非阻塞模式

O_DSYNC 每次write等待物理IO操作完成，若写操作不影响读取刚写入的数据，则不等待文件属性更新

O_RSYNC read操作等待直到任何对文件同一部分的写操作完成

O_SYNC 每次write等待物理IO操作完成，包括由write引起的文件属性更新所需的IO

open函数返回最小的未分配描述符，出错返回-1。

creat函数

  #include <fcntl.h>

  int creat(const char *pathname, mode_t mode);

close函数

  #include <unistd.h>

  int close(int filedes);

lseek函数

  #include <unistd.h>

  off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence);

whence:若为SEEK_SET,则偏移量距文件开始offset字节；若为SEEK_CUR，则偏移量为当前值加offset字节；若为SEEK_END，则偏移量为文件长度加offset字节。

offset：打开文件时除非指定O_APPEND，否则偏移量设为0。

lseek函数返回新的文件偏移量，出错返回-1。偏移量可以是负值，判断错误要和-1比较。

read函数

  #include <unistd.h>

  ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbytes);

read函数返回读到的字节数，若已到达文件结尾，则返回0，出错返回-1。

write函数

  #include <unistd.h>

  ssize_t write(int filedes, const void *buf, size_t nbytes);

write函数返回写入的字节数，出错返回-1。

原子操作

多个进程读同一文件都能正确工作，每个进程都有自己的文件表项和偏移量，但多个进程写同一文件时可能产生意料不到的结果。避免这个问题需要使用原子操作。

  #include <unistd.h>

  ssize_t pread(int filedes, void *buf, size_t nbytes, off_t offset);
  ssize_t pwrite(int filedes, const void *buf, size_t nbytes, off_t offset);

pread相当于lseek和read，pwrite相当于lseek和write，但是之间无法中断。

  int dup(int filedes);

复制一个文件描述符。

  int dup2(int filedes, int filedes2);

等效于

  close(filedes2);
  fcntl(filedes, FDUPFD, filedes2);

区别是它是一个原子操作。

一致性

UNIX一般采用延迟写技术减少磁盘访问，降低了文件更新速度，可使用以下函数更新。

  #include <unistd.h>
  
  int fsync(int filedes);
  int fdatasync(int filedes);
  void sync(void);

sync将修改过的缓冲区排入写队列返回，不等待写结束；fsync只对单一文件起作用，并等待写结束后返回，fdatasync类似于fsync，但是只影响数据部分，不影响文件属性。

fcntl函数

fcntl函数改变打开文件的性质。

  #include <fcntl.h>
  
  int fcntl(int filedes, int cmd, ... /* int arg */);

cmd：

F_DUPFD 复制现有描述符

F_GETFD或F_SETFD 获得/设置描述符

F_GETFL或F_SETFL 获得/设置文件标志，先使用掩码O_ACCMODE获得访问模式位

F_GETOWN或F_SETOWN 获得/设置异步IO所有权

F_GETLK、F_SETLK或F_SETLKW 获得/设置记录锁

ioctl函数

  #include <unistd.h>
  #include <sys/ioctl.h>
  #include <stropts.h>

  int ioctl(int filedes, int request, ...);